음의질량과 양의질량의 쌍생성시 질량차의 존재-6 음의질량-암흑물질-암흑에너지

[음의 질량과 양의 질량의 쌍생성시 질량차의 존재]

에너지보존과 운동량 보존을 만족시키는 진공상태에서 미시적으로, 양의질량과 음의 질량이 동시에 쌍생성, 쌍소멸하는 과정을 반복할 경우, 에너지와 운동량 보존이 성립하려면, 위치에너지의 존재와 운동량 보존 등의 문제로 양의질량과 음의 질량이 쌍생성시 두 질량의 크기가 서로 갖지 않을 수도 있습니다.

진공에서 (-m_-c^2) 과 (+M_+c^2)가 순간적으로 생겼다 소멸하는걸 반복하는 상태에서(불확정성 원리에 의해서 매우 짧은 시간 동안 에너지보존이 깨지는 게 가능하기에, 그와 같은 에너지에 의해서도 탄생할 수도 있습니다) 운동량 보존, 에너지 보존문제로 인하여 플러스 질량 M과 마이너스 질량 m사이에 질량차가 존재하게 되면, 두 질량이 쌍생성 했다. 쌍소멸하는 경우 전체적으로 에너지 보존이 성립하지만, 쌍생성 후 쌍소멸이 일어나기 전까지의 아주 짧은 시간 동안 (–m), (+M)에 의한 중력이 우리우주의 다른 물체들에 작용할 수도 있을것 같습니다.
 
아래는,
진공중에서 음의 질량과 양의 질량의 쌍생성이 일어날 경우, 에너지보존과 운동량 보존에 따라 두 질량에 질량차가 존재할 수 있다는 것을 역학적으로 계산해 보았습니다.

- 음의 질량과 양의 질량의 쌍생성시 질량차의 존재 -
음의 질량과 양의질량의 쌍생성, 쌍소멸시 에너지 보존이 성립한다고 생각해보면,
E_t= T + U + m_0c^2로부터




(63)식에서 (61)식의 결과인 V > v 를 고려하면, 분자가 분모보다 크므로, 따라서

m_ -   > M_ +        (64)

라는 결과를 얻게 됩니다.

(64)식은 에너지보존과 운동량 보존이 성립하는 계에서, 초기에너지 및 운동량이 0일 때, 음의 질량과 양의 질량이 쌍생성 하는 경우, 음의 질량과 양의 질량의 질량차가 존재함을 말해주고 있습니다.

이러한, 음의 질량과 양의 질량의 쌍생성시 질량차의 존재는
우주 초기에 음의 질량과 양의 질량이 같이 탄생하였다면, 현재 우주에 이들 중 서로 상쇄되지 않고 남아있는 음의 질량이 존재할 수 있으며, 양의 질량의 크기보다 더 큰 음의질량(마이너스 질량)이 존재할 수 있음을 말해줍니다.

따라서, 만일 음의 질량이 암흑물질(dark matter)이라면, 현재 암흑물질의 총량이 물질의 총량에 비해 더 큰 것에 대한 설명을 제공합니다.


음의 질량의 존재는 암흑물질, 암흑에너지의 존재에 대해서도 정성적이며, 정량적인 설명을 제공하지만, 우리가 우주에 대해서 본질적으로 가지고 있었던 우주 초기 상태에 대해 모든 것의 근원인 에너지 값이 0값을 가능케 하고, 이는 매우 중요한 의미를 갖습니다.

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다음 포스팅에서는, 앞서 설명한 음의질량의 기본적인 특성으로부터 암흑물질과 암흑에너지에 대한 설명과 증명을 하도록 하겠습니다.

암흑에너지(다크 에너지)는 우주를 팽창시키는 척력적인 효과를 발생시키고, 암흑물질(다크 메터)은 은하내의 물질을 붙잡아주는 추가적인 구심력, 즉 인력적인 효과를 발생시키는데, 이러한 척력적이고 인력적인 효과가 음의질량을 통하여 동시에 설명됨을 보이도록 하겠습니다. 또한 음의질량(negative mass)이 물리학자와 천문학자들에게 관측되어왔고, 관측되고 있음에 대해서 설명토록 하겠습니다. 

우주초기에 음의질량과 양의질량의 쌍생성이 있었다면 서로 이질적으로 보이는 아래의 현상이 모두 해결됨을 보이도록 하겠습니다. 아울러, 궁극의 문제인 [왜 현재의 질량밀도가 임계밀도 근처인가?] 하는 질량밀도의 파인튜닝문제에 대해서 증명토록 하겠습니다.

1) 암흑에너지(척력적인 효과) 와 암흑물질(인력적인 효과)
2) 우주의 전반부의 감속팽창 과 후반부의 가속팽창
3) 우주초기 인플레이션시의 매우 큰 암흑에너지값 과 현재의 매우 작은 암흑에너지값
4) 암흑물질이 일반물질과 중력적인 상호작용을 하면서도, 암흑물질간의 중력적인 상호작용의 결과물(은하, 은하단)이 보이지 않는 이유


위와 같은 상반된 현상이 동시에 설명됨과 아울러, 맨처음의 포스팅에서 증명했듯이 현재의 암흑에너지값(10^(-47)GeV^4)을 거의 정확하게 증명하고 있음을 상기하시기 바랍니다.


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덧글

  • 오류지적 2010/02/25 21:26 # 삭제

    식 (50) 부터 오류입니다. 관성계에서만 정립하는 수식과 중력방정식을 그런 식으로 합산하면 당연히 틀린 결과를 얻습니다.
  • 이카루스2 2010/02/26 03:13 #

    댓글 감사합니다!
    일반상대론적인 계산도 아니고, 저자신의 이해도 부족하기에 저로도서 위의 수식의 정합성을 확신할 수는 없습니다. 비록, 일반상대론적인 계산이 아니더라도, 위의 결과는 직관적으로 옳아 보이는데, 이유는 음의질량과 양의질량의 중력퍼텐셜 에너지가 +값을 갖기에, 음의 질량의 정지질량에너지가 양의질량의 정지질량에너지보다 더 큰값을 갖어야 할것으로 보이기 때문입니다.

    어쩌면, 님의 주장처럼 위의 계산이 틀릴지라도,
    위의 내용은 중요하며, 검토해 볼만한 가능성을 언급하고 있는데~

    그것은,
    [ 음의 질량과 양의 질량의 쌍생성시 질량차의 존재 가능성 입니다! ]

    님께서, 옳다고 생각하신 계산이 있으시다면,

    토탈에너지가 0인 상태에서, 에너지보존과 운동량 보존이 성립하는 상태에서 음의질량과 양의질량의 쌍생성이 있을 경우,

    두 질량의 크기가 같은지, 아니면 차이가 있을 것인지 직접 "수식"으로 보여주시면 감사하겠습니다.

    그럼, 세이 경청하겠습니다.
  • 못되먹은 얼음의신 2013/07/14 14:49 #

    저기 고2라서 잘 이해가 안가는데 쌍생성이후가 질량이 작다는 말인가요?
  • 이카루스2 2013/07/14 22:47 #

    이것은 예전 모델인데여~,

    이글을 쓰던 당시에 저는 음의 질량이 dark matter에 해당된다고 추정했고, 당시의 관측결과는 dark matter가 matter보다 5배이상 많아야 했습니다.

    따라서, 쌍생성시 음질량과 양질량의 질량차가 필요하다고 추정했고, 쌍생성시 중력퍼텐셜에너지가 U=+Gm_m+/r 이값이 양의 값을 갖기에, 제로에너지에서 음질량과 양질량의 쌍생성을 고려하면,

    m_c^2 + m+c^2 + U =0 이 성립하고,
    m_c^2 = -( m+c^2 + U)이런 관계가 성립해야 하기에

    음질량의 크기가 양질량의 크기보다, (양의) 중력퍼텐셜 에너지에 해당하는 만큼 클 수 있다고 생각했었습니다.

    음질량과 양질량이 1개쌍만 생성되는 경우, 정지질량에너지와 중력퍼텐셜에너지를 고려하면, 음질량의 정지질량에너지가 양질량의 정지질량에너지보다 더 커야 되는 것으로 보입니다.


    그런데, 그 이후 몇가지 연구가 진행되면서,
    음질량(에너지)과 양질량(에너지)의 크기가 정확히 같더라도, 그들의 배치에 따라
    중력적효과는 5배 이상의 차이를 만들 수 있다는 것을 알게 되었습니다.

    http://icarus2.egloos.com/3242549
    http://icarus2.egloos.com/3243447

    위의 두개 포스팅을 참고하시기 바랍니다.
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